Transcriptomic analysis reveals the antibiofilm mechanism of Lacticaseibacillus rhamnosus MS1 against Vibrio parahaemolyticus
转录组解析鼠李糖乳杆菌MS抑制副溶血性弧菌生物膜形成的作用机制
来源：LWT-Food Science and Technology, Volume 176, Article 114529, 2023
《LWT-食品科学与技术》，2023年，第176卷，文章编号114529
摘要
本研究采用鼠李糖乳杆菌MS1乙酸乙酯提取物开展体外试验，该提取物可有效抑制副溶血性弧菌运动能力、胞外多糖合成与生物膜生成；亚抑菌浓度提取物处理后菌株转录组测序得到284个上调基因、443个下调基因，qRT-PCR验证群体感应、生物膜、毒力及代谢相关基因表达变化。结果证实该提取物通过干扰群体感应系统、鞭毛合成、外膜蛋白及多条关键代谢通路实现抗生物膜作用，为天然抑菌保鲜素材开发提供理论依据。
关键词
鼠李糖乳杆菌；副溶血性弧菌；生物膜；群体感应；转录组；胞外多糖；天然抑菌剂
研究目的
明确鼠李糖乳杆菌MS1提取物对副溶血性弧菌运动、胞外多糖与生物膜的抑制效果，从转录水平阐明其抗生物膜分子作用机制，评价该提取物作为天然食品抑菌原料的应用潜力。
研究思路
1. 采用Bioscreen测定不同浓度提取物下副溶血性弧菌生长曲线，确定MIC与亚抑菌试验浓度。
2. 测定泳动、游动直径、结晶紫定量生物膜、苯酚硫酸法测胞外多糖含量，光学与电镜观察生物形态。
3. 选取0.8 mg/L亚抑菌组与对照组开展RNA-seq测序，筛选差异基因并进行GO、KEGG富集分析。
4. qRT-PCR验证关键差异基因表达，锁定核心调控通路，梳理抑菌分子机理。
研究亮点
1. 证实鼠李糖乳杆菌MS1提取物可剂量依赖性抑制副溶血性弧菌运动、多糖合成与生物膜成型。
2. 转录组首次系统阐明提取物通过抑制群体感应、毒力基因、膜转运及中心代谢实现抗生物膜。
3. 明确luxS、tdh、ompW、flgM等关键靶基因，为靶向抑菌新靶点提供参考。
4. 天然乳酸菌提取物具备替代化学保鲜剂潜力，契合食品天然防腐发展方向。
可延伸的方向
1. 分离纯化MS1中单一活性抑菌组分并鉴定化学结构。
2. 开展生鲜水产基质中的体内抑菌保鲜试验。
3. 复配其他天然提取物提升协同抑菌效果。
4. 探究提取物对副溶血性弧菌耐药逆转作用。
5. 优化发酵工艺提高活性产物得率。
测量的数据及研究意义
1 不同浓度下细菌生长曲线数据（图1），确定MIC=2 mg/mL，选定0.2、0.4、0.8 mg/mL作为亚抑菌浓度，为后续体外功能试验设定可靠给药梯度。
2 泳动与游动抑制数据（图2），证实提取物浓度越高对鞭毛介导运动抑制越强，从表型证明运动受阻是生物膜下降原因之一。
3 生物膜定量与胞外多糖检测数据（图3），提取物显著降低生物量与多糖产量，明确多糖合成抑制是抗生物膜关键表型。
4 转录组差异基因、GO与KEGG富集数据（图5、7~13），筛选群体感应、鞭毛、毒力、ABC转运、氨基酸代谢相关差异基因，从分子层面解析作用通路。
5 qRT验证基因表达数据（图14），转录结果与荧光定量趋势一致，佐证转录组数据可靠性，锁定关键靶标基因。
结论
1 鼠李糖乳杆菌MS1乙酸乙酯提取物可剂量依赖性抑制副溶血性弧菌运动、胞外多糖合成与生物膜形成。
2 提取物通过下调luxS群体感应、外膜蛋白、鞭毛组装、毒力因子及多条核心代谢相关基因，多重途径抑制生物膜发育。
3 该乳酸菌提取物可作为天然抑菌候选物，用于水产与生鲜食品防腐保鲜。
4 副溶血性弧菌受胁迫后上调部分氨基酸合成相关基因，是菌体应激代偿表现。
使用芬兰 Bioscreen仪器测量数据的研究意义
采用芬兰Bioscreen全自动检测仪连续监测OD600动态变化，高通量同步多梯度样品测定，精准判定提取物最低抑菌浓度，快速筛选亚抑菌试验用量；标准化培养环境消除人工接种与读数误差，生长数据客观区分各添加浓度对菌体增殖的影响，是后续生物膜、转录试验浓度设定的关键数据支撑。